(57)【要約】【課題】  アンチモン化合物の使用を極力抑制しつつ、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性を確保できるようなブレーキパッドを提供する。【解決手段】  ローター２０に対して摺動するブレーキパッド１０は、無機繊維、有機繊維、金属繊維等から選択される繊維基材と、摩擦調整剤および充填剤等からなる粉末原料と、フェノール樹脂等のバインダーレジン等からなる結合材とを混合したものであり、さらにこの混合物中に、極圧添加剤としてスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）およびヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）の少なくとも一方が含有されており、その含有量は２５体積％未満である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、摩擦調整剤および結合材からなる摩擦材において、
スズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛の少なくとも一方が含有されており、その含有量は、２５体積％未満であることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記含有量は、０．０５体積％よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記含有量は、１体積％以上１０体積％以下であることを特徴とする請求項２に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のディスクパッドやブレーキライニング等に使用される摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の摩擦材は、一般に、有機繊維、無機繊維および金属繊維等から選択される繊維基材と、摩擦調整剤および充填剤等からなる粉末原料と、フェノール樹脂等などからなる結合材とを混合し、この混合された原料組成物を熱成形することによって製造される。
【０００３】
また、この種の摩擦材においては、従来より、高温域の耐摩耗性の確保、高温域で発生するメタルキャッチによる対面攻撃性の悪化の抑制などを目的として、アンチモン化合物が添加されている。しかしながら、アンチモン化合物は、環境問題の面から、その使用が控えられており、代替原料が用いられるようになってきている。
【０００４】
そのような摩擦材としては、たとえば、高温域の耐摩耗性の確保を目的とし、アンチモン化合物の代替原料としてスズおよび／またはスズの硫化物を使用した摩擦材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、高温域で発生するメタルキャッチによる対面攻撃性の悪化の抑制を目的とし、アンチモン化合物の代替原料として硫化チタン、および金属複合硫化物以外の金属硫化物を３種類以上含有させた摩擦材が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらには、耐摩耗性向上と高温時の潤滑性の維持を目的とし、アンチモン化合物の代替原料として窒素化合物と酸とからなる窒素酸系化合物を難燃剤として含有させた摩擦材も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２６８３４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１３３１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１７３６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１に記載されている摩擦材では、高温域（特に４００℃以上）の耐摩耗性については、スズおよび／またはスズの硫化物はアンチモン化合物の完全な代替とはなりえず、その性能を確保するため、黒鉛などの他の潤滑剤を大量に添加しなければならず、ブレーキ効きの大幅な低下を招いてしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載されている摩擦材では、硫化物を大量に添加することにより、相手材の表面に硫化物の被膜が生成されやすく、ブレーキ効きの大幅な低下と低周波鳴きが発生しやすくなる。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載されている摩擦材では、高温域（特に３５０℃以上）の耐フェード性については、窒素化合物の分解により、その効果は低い。
【００１０】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、アンチモン化合物の使用を極力抑制しつつ、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性を確保できるような摩擦材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明者らは、耐摩耗性など、アンチモン化合物の各特性に近い特性を有する代替原料について、鋭意検討を行った。本発明は、このような検討の結果、実験的に見出されたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明では、繊維基材、摩擦調整剤および結合材からなる摩擦材において、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）およびヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）の少なくとも一方が含有されており、その含有量は、２５体積％未満であることを特徴としている。
【００１３】
ここで、スズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛の少なくとも一方が含有されており、その含有量が２５体積％未満であることとは、スズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛のいずれか１種単独が２５体積％未満含有されているか、または、双方が含有されている場合には、双方の合計の含有量が２５体積％未満であるということである。
【００１４】
本発明によれば、アンチモン化合物の使用を極力抑制しつつ、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性を確保できるような摩擦材を提供することができる。
【００１５】
ここで、請求項２に記載の発明のように、前記含有量は、０．０５体積％よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明のように、前記含有量は、１体積％以上１０体積％以下であることが、より好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る摩擦材としてのブレーキパッド１０の概略構成を示す図であり、当該ブレーキパッド１０と回転するローター２０との位置関係を模式的に示している。また、図１において、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
【００１９】
図１（ａ）中の矢印Ｙ１に示すように、相手材としてのローター２０が回転している際に、ブレーキパッド１０は、ローター２０に対して図１（ｂ）中の矢印Ｙ２方向すなわち圧縮方向へ押しつけられる。この状態でローター２０が摺動し、それによってブレーキ作用が発現される。なお、ローター２０は鉄系金属などからなる。
【００２０】
本実施形態のブレーキパッド１０は、無機繊維、有機繊維、金属繊維等から選択される繊維基材と、摩擦調整剤および充填剤等からなる粉末原料と、フェノール樹脂等のバインダーレジン等からなる結合材とを混合し、この混合によりできあがった原料組成物を熱成形してなるものである。
【００２１】
ここで、本実施形態のブレーキパッド１０において、繊維基材としては、一般的なブレーキパッドに採用される繊維基材、すなわち金属繊維、有機繊維や無機繊維などを用いてよい。
【００２２】
金属繊維としては、銅繊維やスチール繊維またはステンレス繊維等を採用することができ、有機繊維としては、アラミド繊維やカーボン繊維等を採用することができ、無機繊維としては、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、セラミック繊維、ケイ酸カルシウム繊維等を採用することができる。
【００２３】
また、摩擦調整剤としては、一般的なブレーキパッドに採用される摩擦調整剤、すなわち潤滑剤、無機酸化物粉末などを用いてよい。
【００２４】
たとえば、潤滑剤として、黒鉛（グラファイト）、二硫化モリブデン、硫化亜鉛等を採用することができ、無機酸化物粉末として、シリカ、アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム等を採用することができる。
【００２５】
また、充填剤としては、通常、無機物系のものと有機物系のものが併用して用いられる。無機物系の充填剤としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、マイカ、カオリン、タルク等を採用することができ、有機物系の充填剤としては、カシューダスト、ラバーダスト等を採用することができる。
【００２６】
また、結合材としては、一般的なバインダーレジンを採用することができる。具体的には、通常用いられる粉末状のフェノール樹脂をはじめ、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等またはそれらの変性樹脂を採用することができる。
【００２７】
このように、繊維基材、摩擦調整剤および結合材などからなる摩擦材としてのブレーキパッド１０において、本実施形態では、さらに、極圧添加剤としてスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）およびヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）の少なくとも一方が含有されており、その含有量は、２５体積％未満であることを特徴としている。
【００２８】
ここで、スズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛の少なくとも一方が含有されており、その含有量が２５体積％未満であることとは、スズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛のいずれか１種単独が２５体積％未満含有されているか、または、双方が含有されている場合には、双方の合計の含有量が２５体積％未満であるということである。
【００２９】
これらスズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛の少なくとも一方を含有させることにより、環境問題に配慮しながら、所望の耐摩耗性能と、対面攻撃性抑制効果、耐フェード性を得ることができる。
【００３０】
さらに、これらスズ酸亜鉛およびヒドロキシスズ酸亜鉛といったスズ化合物の硬度は、相手材であるディスクロータ２０とほぼ同等であり、相手材摺動面への付着はほとんどなく、上記含有量の範囲内であるならば、ブレーキ効き、ノイズ、振動への影響はほとんどない。
【００３１】
なお、本実施形態のブレーキパッド１０においては、環境問題の許す限り、アンチモン化合物と併用することにより、さらに高い効果を得ることが可能である。
【００３２】
そして、このような特徴点を有する本実施形態のブレーキパッド１０によれば、アンチモン化合物の使用を極力抑制しつつ、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性を確保できるような摩擦材を提供することができる。
【００３３】
なお、上記したスズ化合物の含有量は、２５体積％未満であるが、これは、２５体積％以上であるとブレーキ効きが低下する傾向になるため、実用化に適さないためである。
【００３４】
また、この含有量は、０．０５体積％よりも大きいことが好ましい。これは、０．０５体積％以下では、効果が小さく、高温でメタルキャッチが発生しやすくなるためである。さらに言うならば、この含有量は、１体積％以上１０体積％以下であることが、より好ましい。
【００３５】
本実施形態のブレーキパッド１０は、上記したスズ化合物を含む原料組成物を用い、図２に示されるような製造工程を経て製造される。図２は、本実施形態に係るブレーキパッド１０の製造方法を示す工程図である。
【００３６】
（計量工程）
まず、繊維基材と、摩擦調整剤および充填剤等からなる粉末原料と、結合材と、さらに、上記スズ化合物の粉末とを、所定の組成割合で計量する。
【００３７】
（混合工程）
計量された各原料成分を混合機に投入して乾式にて混合する。例えば、混合機としてはアイリッヒミキサー等の一般的なものを用いることができる。ここまでの工程により、上記原料組成物が作製される。
【００３８】
（秤量工程）
次に、この原料組成物を混合機から取り出し、秤量して所定量取り分ける。
【００３９】
続いて、取り分けられた所定量の原料組成物を金型に投入し、以下、熱成形を行う。ここで、上記の取り分けられた原料組成物をブロック体とするために、本成型を行う前に、別の型を用いて予備成型すなわち素押成型を行うこともある。
【００４０】
（本成型工程）
例えば１６０℃に加熱された金型中に、上記の取り分けられた原料組成物または素押成型に共された原料組成物を投入して加圧し、成形体を作製する。
【００４１】
（熱処理工程）
その後、本成型工程によって作製された成形体を例えば２００℃以上で熱処理して硬化させる。こうしてブレーキパッド１０ができあがる。
【実施例】
【００４２】
以下、本実施形態について実施例を示し、より具体的に述べる。
【００４３】
以下に実施例１〜４および比較例１〜３を示すが、これら各例のブレーキパッドに用いた原料成分および分量を表１に示す。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
【表１】
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この表１では、繊維基材としては、アラミド繊維、銅繊維を用い、摩擦調整剤としては黒鉛を用いている。
【００４５】
また、上記表１では、充填剤としてカシューダスト、水酸化カルシウム、マイカ、酸化ジルコニウム、硫酸バリウムを用い、結合材であるバインダーとしては、粉末フェノール樹脂を用いた。
【００４６】
また、極圧添加剤としては、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）およびヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）、さらに比較のために硫化アンチモンを用いた。ここで、表１では、原料組成すなわち各原料成分の分量は体積％（ｖｏｌ％）である。
【００４７】
（実施例１）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム３４体積％、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）３体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、これら原料のうち微粉原料、粉末フェノール樹脂およびスズ酸亜鉛（粉末原料）をアイリッヒミキサーを用いて５分間乾式で均一に混合し、その後、残りの繊維原料、粗粒原料を入れ、さらに３分間混合し、原料混合物を得た。
【００４８】
この原料組成物を、１６０℃に加熱された金型中に所定の形状となるように投入し、１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ2の条件で加圧して成形体を作製した。その後、この成形体を２３０℃、３時間の条件で硬化させ、本例のブレーキパッドを作製した。
【００４９】
（実施例２）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム２７体積％、ヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）１０体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。
【００５０】
（実施例３）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム３１．５体積％、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）２体積％、ヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）３．５体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。
【００５１】
なお、本例では、極圧添加剤の含有量は、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）２体積％とヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）３．５体積％との合計としての５．５体積％である。
【００５２】
（実施例４）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム３４体積％、硫化アンチモン２体積％、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）１体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。本例では、環境的に許容できる程度に微量のアンチモン化合物を含有させている。
【００５３】
（比較例１）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム３６．９５体積％、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）０．０５体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。
【００５４】
（比較例２）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム１２体積％、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）２５体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。
【００５５】
（比較例３）
アラミド繊維１０体積％、銅繊維５体積％、黒鉛５体積％、カシューダスト１０体積％、水酸化カルシウム２体積％、マイカ１０体積％、酸化ジルコニウム１体積％、硫酸バリウム３３体積％、硫化アンチモン４体積％、粉末フェノール樹脂２０体積％を計量し、上記実施例１と同様に、混合、成形、硬化を行い、本例のブレーキパッドを作製した。
【００５６】
この比較例３のブレーキパッドは、従来の一般的なアンチモン化合物を含有するブレーキパッドであり、本例のブレーキパッドの特性は、以下のブレーキパッドの評価における比較基準となるものである。
【００５７】
（ブレーキパッドの評価）
上記実施例１〜４および比較例１〜３のブレーキパッドについて、平均摩擦係数、フェード時の摩擦係数、摩耗量、メタルキャッチの発生、環境負荷への影響を調査し、評価を行った。これら実施例１〜４および比較例１〜３のブレーキパッドについて特性を評価した結果は、次の表２に示される。
【００５８】
【表２】
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平均摩擦係数は、日本自動車規格（ＪＡＳＯ）による一般性能試験（Ｃ４０７に準拠）の平均摩擦係数を表している。この平均摩擦係数はブレーキパッドの効きの指標となるものであり、その値が大きいほどブレーキ効きがよいことになる。
【００５９】
また、フェード時の摩擦係数は、この平均摩擦係数の評価中における高温時最小摩擦係数を表している。このフェード時の摩擦係数は耐フェード性の指標となるものであり、その値が大きいほど耐フェード性がよいことになる。
【００６０】
摩耗量は、ＪＡＳＯによる温度別摩耗試験（Ｃ４０６に準拠）において各温度（１００℃、２００℃、３００℃、４００℃）での摩耗量を測定し、制動回数１０００回あたりの摩耗量に換算して評価した。この摩耗量は耐摩耗性の指標となるものであり、その値が小さいほど耐摩耗性がよいことになる。
【００６１】
メタルキャッチは、上記摩耗試験において各温度での摩耗量測定時にその発生の有無を確認し、次のような基準で評価した。「◎」：極めて良好（メタルキャッチ無し）、「○」：良好（長径３ｍｍ以下の小さなメタルキャッチ数個以下）、「△」：やや悪い（小さなメタルキャッチ多数）、「×」：悪い（長径５ｍｍ以上の大きなメタルキャッチがある）。
【００６２】
なお、環境負荷への影響については、アンチモン化合物を含む比較例３のブレーキパッド以外は、問題ない、すなわち｛○」としているが、実施例４については、許容範囲ではあるもののアンチモン化合物を含有させているので、評価は「△」としている。また、当然ながらアンチモン化合物を含む比較例３については「×」としている。
【００６３】
（実施例１の評価結果）
平均摩擦係数は０．４０、フェード時の摩擦係数は０．２７、摩耗量は１００℃：０．０８ｍｍ、２００℃：０．０９ｍｍ、３００℃：０．２６ｍｍ、４００℃：０．４５ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃〜３００℃：◎、４００℃：○であった。
【００６４】
（実施例２の評価結果）
平均摩擦係数は０．４０、フェード時の摩擦係数は０．２８、摩耗量は１００℃：０．０８ｍｍ、２００℃：０．１０ｍｍ、３００℃：０．２７ｍｍ、４００℃：０．４７ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃〜３００℃：◎、４００℃：○であった。
【００６５】
（実施例３の評価結果）
平均摩擦係数は０．４０、フェード時の摩擦係数は０．２７、摩耗量は１００℃：０．０８ｍｍ、２００℃：０．０９ｍｍ、３００℃：０．２４ｍｍ、４００℃：０．４４ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃〜３００℃：◎、４００℃：○であった。
【００６６】
（実施例４の評価結果）
平均摩擦係数は０．４０、フェード時の摩擦係数は０．２５、摩耗量は１００℃：０．０７ｍｍ、２００℃：０．０９ｍｍ、３００℃：０．２２ｍｍ、４００℃：０．４２ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃〜４００℃：◎であった。
【００６７】
（比較例１の評価結果）
平均摩擦係数は０．４２、フェード時の摩擦係数は０．２１、摩耗量は１００℃：０．１０ｍｍ、２００℃：０．１２ｍｍ、３００℃：０．３２ｍｍ、４００℃：０．６７ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃：◎、２００℃：○、３００℃：△、４００℃：×であった。
【００６８】
（比較例２の評価結果）
平均摩擦係数は０．３２、フェード時の摩擦係数は０．２６、摩耗量は１００℃：０．０８ｍｍ、２００℃：０．１１ｍｍ、３００℃：０．１８ｍｍ、４００℃：０．３９ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃：◎、２００℃：○、３００℃および４００℃：△であった。
【００６９】
（比較例３の評価結果）
平均摩擦係数は０．４０、フェード時の摩擦係数は０．２４、摩耗量は１００℃：０．０８ｍｍ、２００℃：０．０９ｍｍ、３００℃：０．２５ｍｍ、４００℃：０．４８ｍｍ、メタルキャッチの発生は１００℃〜４００℃：◎であった。
【００７０】
ブレーキパッドにおける混合状態については、実施例１〜４および比較例３のものでは、均一に混合されていたが、比較例１、２では混合が不均一であった。これは、比較例１、比較例２では、それぞれスズ化合物の含有量が少なすぎたり、多すぎたりするためである。
【００７１】
比較例１では、スズ酸亜鉛（ＺｎＳｎＯ3）の含有量が少なく、実質的に従来のアンチモン化合物を使用したブレーキパッドから、アンチモン化合物を除いた組成に近いものになっているため、アンチモン化合物による効果が発揮されていない。
【００７２】
すなわち、表２に示されるように、比較例１では、フェード時の摩擦係数が低く、高温域での摩耗量が大きく、高温域でメタルキャッチが発生しており、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性の確保ができていない。
【００７３】
また、ヒドロキシスズ酸亜鉛（ＺｎＳｎ（ＯＨ）6）の含有量が多すぎる比較例２では、メタルキャッチの発生は少ないものの、平均摩擦係数が大きく低下しており、実用に適さない。この比較例２については、相手材であるディスクローター摺動面へのヒドロキシスズ酸亜鉛の付着が若干確認されている。
【００７４】
そして、実施例１〜４では、アンチモン化合物を使用しないかまたはその使用を極力抑制し、代替原料であるスズ化合物の含有量を上記実施形態に示した範囲に設定することで、平均摩擦係数、フェード時の摩擦係数、摩耗量、メタルキャッチの発生、環境負荷への影響、いずれの特性も問題ないものになっており、耐摩耗性、対面攻撃性抑制効果および耐フェード性を確保できている。
【００７５】
以上、本発明について、上記実施形態および実施例等を参照して述べてきたが、本発明は上記図１に示した自動車のディスクブレーキ用のブレーキパッドとしての適用以外にも、ドラムブレーキのブレーキパッドや、自動車あるいは鉄道車両などの自動車以外の種々のブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシングなどに適用できることはもちろんである。
【００７６】
要するに、本発明は、繊維基材、摩擦調整剤および結合材からなる摩擦材について適用が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係るブレーキパッドの概略構成を示す図である。
【図２】上記実施形態に係るブレーキパッドの製造方法を示す工程図である
【符号の説明】
【００７８】
１０…摩擦材としてのブレーキパッド、２０…ローター。
【図１】
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【図２】
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